中国矿区土壤种子库研究的必要性与挑战

土壤种子库是土壤及其表面凋落物中所有具生命活力的种子,可反映区域特有的生物多样性特征,其多数存在于表层土壤.作为植被恢复生长的基础和潜在的绿化材料,表土和土壤种子库是矿区不可再生的有限资源.土壤种子库研究是我国矿区土地复垦与生态重建领域的热点之一.由于矿业生产的特殊性,矿区土壤种子库研究不能仅仅关注土壤种子库中种子类型、数量及其与地表植被相互关系等常规静态内容,还需要借鉴特殊生境下土壤种子库的研究成果,并结合矿区土地利用特征,在研究体系和思路上寻求突破.本文总结了矿区土壤种子库研究的特殊性及相关研究进展,综述了特殊生境下土壤种子库的研究进展及启示,并提出了我国矿区土壤种子库研究所面临的挑战,为强化我国矿区土壤种子库研究、提高我国矿区土地复垦中表土及土壤种子库利用效率、加快植被恢复进程提供参考.     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a) 2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析.结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m2,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m2,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m2,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m2;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小—增大—减小的变化趋势.天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型.土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据.     

地中海沿岸沙丘土壤种子库的异质性

应用自然萌发法和物理筛选法相结合的方法,调查了地中海沿岸沙丘三种微生境土壤总种子库和永久种子库特征,用功能群的方法分析了微生境之间的土壤总种子库和永久土壤种子库的组成和结构差异,也分析了主要物种土壤种子库的微生境分布格局,分析了种子大小和土壤种子库中的种子永久性关系.发现地中海沿岸沙丘土壤种子库具有明显的空间异质性,即使在相同的微生境内,土壤种子库的分布也不是均匀的,甚至具有很大的差异;微生境对总的土壤种子库和各功能群的土壤种子库的分布格局具有显著的影响,开阔地区域具有最大的种子密度,而灌丛下和路径具有较小的种子密度;在永久土壤种子库中,豆科类植物种子在休眠种子中占有最大的比例,约为76%,而一年生和多年生禾草未发现休眠种子,豆类、伞形科类、多年生阔草、菊科类、一年生阔叶草和十字花科类等种子在土壤中的永久性比例依次下降,分别为50%、46%、41%、6%、6%和1%,微生境影响各功能群种子在土壤中的永久性.微生境显著影响大部分主要物种的土壤种子库分布;种子大小与其在土壤中的永久性为正相关,即大种子具有较高的永久性,小种子具有较低的永久性.     

黄土区露天煤矿排土场不同微地貌土壤种子库特征

黄土区露天煤矿排土场边坡水力冲刷强烈，不同植被恢复模式与水力作用耦合形成的不同微地貌可通过对种子的不同拦截作用而影响植被的恢复及发展。为了探讨排土场不同微地貌对种子的拦截效益及不同植被恢复模式的恢复潜力，选取不同恢复模式下形成的细沟、丛岛和草带三种微地貌为研究对象，以邻近裸坡为对照，研究不同微地貌土壤种子库特征及其拦截力。结果表明：（1）在不同微地貌中土壤种子库均以一年生藜科和禾本科植物为主；丛岛微生境的土壤种子库中有较丰富的物种和较高的多样性指数。（2）各微地貌的土壤种子库均具有表层聚集现象；草带微地貌中的土壤种子库总储量最大，且草带的0-2 cm土层处的土壤种子库密度显著高于各微地貌的各个土层（P<0.05）。（3）细沟和丛岛在上坡位对种子的拦截效果更好，草带在下坡位对种子的拦截效果更好。综上所述，沙蒿恢复模式形成的丛岛有利于增加土壤种子库的物种多样性，草带有利于增加土壤种子库的储量，故在黄土区排土场进行植被恢复时可以利用不同微地貌对土壤种子库分布特征的优势构建适宜的复合植被恢复模式。     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙土壤种子库特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的土壤种子库进行了研究.结果表明：次生阔叶林林隙内土壤种子库的种子密度最大,为652粒·m^-2.随着森林群落的演替,土壤种子库的多样性指数和均匀度指数逐渐增大,而优势度指数则逐渐降低;红松、臭松和色木槭等顶极种的种子密度逐渐增大,山槐、水曲柳等树种的种子密度逐步降低;种子库的物种组成同更新幼苗的相似性越来越高,相异性则越来越低.在3种林型中,非林隙林分土壤种子库的种子密度,以及同幼苗的相似性均与林隙内种子库相同.说明土壤种子库为群落的恢复演替提供了丰富的种源基础,且随着恢复演替的进行,对地表植被更新的影响越来越强.     

衡阳紫色土丘陵坡地不同土地利用模式下土壤种子库特征

为了解衡阳紫色土丘陵坡地不同土地利用模式下土壤种子库特征,利用土壤种子库"萌发法",对衡阳紫色土丘陵坡地种子库在封山育林(20a)模式(Ⅰ)、退耕还林(2a)模式(Ⅱ)、农耕模式(Ⅲ)的土壤种子库进行分析。结果表明:(1)3种土地利用模式种子库平均密度的大小顺序为:模式Ⅱ模式Ⅲ模式Ⅰ。(2)土壤种子集中分布于0~5cm土层,随土层深度增加,种子数量与种类趋于减少。(3)3种土地利用模式种子库物种Czekanowski相似性系数(CC)较低,Patrick丰富度指数(R)的大小顺序为:模式Ⅱ模式Ⅰ模式Ⅲ(P0.05);Shannon-Wiener指数(H)和Pielou均匀度指数(E)的大小顺序均为:模式Ⅱ模式Ⅲ模式Ⅰ(P0.05);Simpson指数(D)的大小顺序为:模式Ⅰ模式Ⅲ模式Ⅱ(P0.05)。(4)土壤种子库所含物种数较接近,物种组成以草本植物为主,菊科、禾本科占优势。(5)封山育林模式和退耕还林模式属于进展演替,封山育林模式处于较高演替阶段,农耕模式属于逆行演替。研究表明:衡阳紫色土丘陵坡地具有依靠土壤种子库实现自然恢复的潜力,但单依靠土壤种子库自然恢复到现存植被是困难的,需要在自然恢复潜力评估的基础上积极充分采取人工促进自然恢复的策略,促进当地的植被恢复。     

铜尾矿废弃地与相邻生境土壤种子库特征的比较

土壤种子库是植被群落的重要组成部分,其特征决定了群落的演替方向。对铜陵杨山冲尾矿库6个植被群落及相邻两处生境的土壤种子库进行了研究。结果表明,尾矿内各植被群落种子库的种子密度间存在较大差异,变化范围为57—593粒/m2,平均种子密度为370粒/m2,尾矿坝体和周围山体种子库种子密度分别为999和121粒/m2,各样地土壤中种子均主要集中在0—5 cm范围内。尾矿种子库与坝体种子库间的相似性指数大于其与周围山体种子库的相似性指数,但尾矿内各植被群落种子库间的相似性较差,相似性指数的变化范围为0.308—0.636。可见,群落微生境对土壤种子库的种子密度和物种组成产生了较大的影响。尾矿种子库种类与地上植被的平均相似指数为0.355,低于坝体种子库种类与地上植被相似性系数。3处样地土壤种子库的物种多样性、丰富度和均匀度指数均表现为坝体>尾矿>山体。尾矿种子库在农田土壤中萌发并正常生长的幼苗为16科44属53种,而在尾矿基质中仅为9科36属45种,均以禾本科、菊科和豆科植物萌发和生长状况较好,这3科构成了尾矿地上植被的主要类型。尾矿种子库在尾矿基质中萌发成活率为62.2%—91.2%,约为坝体和山体土壤种子库在尾矿基质中萌发成活率的2倍。说明,组成尾矿种子库的种子大部分已经适应了尾矿的极端恶劣环境或者其本身就是耐性极强的植物类型。     

地中海沿岸沙丘土壤种子库的异质性

应用自然萌发法和物理筛选法相结合的方法,调查了地中海沿岸沙丘三种微生境土壤总种子库和永久种子库特征,用功能群的方法分析了微生境之间的土壤总种子库和永久土壤种子库的组成和结构差异,也分析了主要物种土壤种子库的微生境分布格局,分析了种子大小和土壤种子库中的种子永久性关系。发现地中海沿岸沙丘土壤种子库具有明显的空间异质性,即使在相同的微生境内,土壤种子库的分布也不是均匀的,甚至具有很大的差异;微生境对总的土壤种子库和各功能群的土壤种子库的分布格局具有显著的影响,开阔地区域具有最大的种子密度,而灌丛下和路径具有较小的种子密度;在永久土壤种子库中,豆科类植物种子在休眠种子中占有最大的比例,约为76％,而一年生和多年生禾草未发现休眠种子,豆类、伞形科类、多年生阔草、菊科类、一年生阔叶草和十字花科类等种子在土壤中的永久性比例依次下降,分别为50％、46％、41％、6％、6％和1％,微生境影响各功能群种子在土壤中的永久性。微生境显著影响大部分主要物种的土壤种子库分布;种子大小与其在土壤中的永久性为正相关,即大种子具有较高的永久性,小种子具有较低的永久性。     

青藏高原东缘封育和退化高寒草甸种子库差异

采用幼苗萌发法研究了青藏高原东部高寒草甸封育和退化地区土壤种子库的差异.结果表明:(1)两个样地总共有10161株幼苗萌发,分属55个物种,23个科.封育样地多年生植物比例高于退化样地,禾草和单子叶植物比例在两个样地间差异不大.(2)退化样地土壤种子库种子密度((6105±1530) m-2)显著高于封育样地((3883±798) m-2),而物种丰富度差异不显著.所研究区域拥有较为丰富的种子库资源,退化地区资源更丰富,说明恢复不存在种子限制问题,土壤种子库可以成为植被恢复的潜在资源.(3)种子密度和物种丰富度在垂直分层上差异显著,且随着深度的增加而显著减小.(4)用Srensen coefficient指数计算出土壤种子库和地上植被之间的相似性在整体上较低,封育样地(45.3%)略高于退化样地(40.4%),两个样地地上植被之间的相似性为50%,而种子库之间相似性高达84.6%,说明种子库起到一个"缓冲器"的作用.(5)Shannon-Wiener多样性指数分析显示,无论在地上植被或种子库中,物种多样性都是封育样地显著高于退化样地.过度放牧不仅导致地上植被的生物多样性丧失,而且使种子库中的物种多样性降低,而封育管理可以维持地上植被和种子库中的物种多样性.     

土壤种子库对漫溢区受损植被更新的贡献

在塔里木河下游选择两个典型漫溢区,在野外进行了土壤种子库萌发试验,并与河水漫溢区的幼苗库进行比较,以确定土壤种子库对受损植被更新的贡献度.结果表明：两个漫溢区土壤种子库物种数均为12种,生活型组成以多年生草本和灌木为主;种子库密度分别为282.5和173.2粒·m^-2,表层土壤(0～2 cm)种子密度分别占总密度的76.9%和71.0%.土壤种子库对实生幼苗的物种组成和密度具有显著影响,两个漫溢区实生幼苗数量分别有84.7%和99.4%来源于土壤种子库.两个漫溢区土壤种子库与实生幼苗库物种相似性系数分别为0.72和0.63;实生幼苗密度与种子库密度具有很好的正相关性,说明土壤种子库对植被更新具有重要贡献.     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Entwicklungsgeschichte und Ultrastruktur von Pollenkitt und Exine bei nahe verwandten entomophilen und anemophilen Angiospermensippen derAlismataceae,Liliaceae, Juncaceae,Cyperaceae, Poaceae undAraceae

Some closely related members of the monocotyledonous familiesAlismataceae, Liliaceae, Juncaceae, Cyperaceae, Poaceae andAraceae with variable modes of pollination (insect- and wind-pollination) were studied in relation to the ultrastructure of pollenkitt and exine (amount, consistency and distribution of pollenkitt on the surface of pollen grains). The character syndromes of pollen cementing in entomophilous, anemophilous and intermediate (ambophilous or amphiphilous) monocotyledons are the same in principal as in dicotyledons. Comparing present with former results one can summarize: 1) The pollenkitt is always produced in the same manner by the anther tapetum in all angiosperm sub-classes. 2) The variable stickiness of entomophilous and anemophilous pollen always depends on the particular distribution and consistency of the pollenkitt, but not its amount on the pollen surface. 3) The mostly dry and powdery pollen of anemophilous plants always contains a variable amount of inactive pollenkitt in its exine cavities. 4) A step-by step change of the pollen cementing syndrome can be observed from entomophily towards anemophily. 5) From the omnipresence of pollenkitt in all wind-pollinated angiosperms studied one can conclude that the ancestors of anemophilous angiosperms probably have been zoophilous (i.e. entomophilous) throughout.

     

Identification and Characterization of the First Equine Parainfluenza Virus 5

正Dear Editor,Parainfluenza virus 5 (PIV5), known as canine parainfluenza virus in the veterinary field, is a negative-sense,nonsegmented, single-stranded RNA virus belonging to the Paramyxoviridae family (Chen 2018). The virus was first reported in primary monkey kidney cells in 1954 (Hsiung1972), then it has been frequently discovered in various     

Pathogenic Characterization and Full Length Genome Sequence of a Reassortant Infectious Bursal Disease Virus Newly Isolated in Pakistan

<正>Dear Editor,Infectious bursal disease (IBD) is one of the most important diseases of the poultry. The IBD virus (IBDV), a nonenveloped virus belonging to the Birnaviridae family with a genome consisting of two segments of double-stranded RNA (segments A and B), targets B lymphocytes of bursa of Fabricious leading to immunosuppression. In Pakistan,poultry farming is the second biggest industry and IBD is the second biggest disease threating the poultry sector.However, there is limited genome information of IBDV